DE705915C

DE705915C - Cooling device for self-ventilated electrical machines with high performance with axial fans

Info

Publication number: DE705915C
Application number: DEL98052D
Authority: DE
Inventors: Mathias Degen
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-05-24
Filing date: 1939-05-24
Publication date: 1941-05-13

Description

Wenn eine elektrische Maschine von der Stirnseite her mittels Eigenventilatoren belüftet wird, verteilt sich die geförderte Kühlluft im Stirnraum ungleich auf die Kühlwege des Ständers, des Läufers und auf den Luftspalt. Es hat sich gezeigt, daß bei dieser bekannten Belüftungsart der Ständer meistens überreichlich gekühlt wird, während dem Läufer eine unzureichende Kühlluftmenge zuteil wird. Bei elektrischen Maschinen großer Leistung mit gegebenen Abmessungen ist dieser Umstand häufig die Ursache einer unerwünschten Herabsetzung ihrer Leistungsgrenze, weil mangels genügender Belüftung des Läufers dieser zu warm wird. Bemühungen, den Anteil der geförderten Luft zugunsten des Läufers durch Drosselung des Kühlmittelanteils für den Ständer zu steigern, führen häufig nicht zum befriedigenden Ergebnis. Es wird dadurch zwar der Luftanteil für den Ständer verringiert, der Ventilator ist aber trotzdem nicht imstande, die Wärmeabfuhr vom Läufer wesentlich zu verbessern. Ein weiterer Vorschlag, jenen Zweck zu erreichen, geht dahin, den Äxialventilator in bekannter Weise radial durch einen Ringsteg zwischen den Schaufeln in zwei Förderbereiche zu unterteilen, von denen der innere Teil der Beschaufelung dem Läufer, der äußere dem Ständer zugeordnet ist. Um die Luft für Ständer und Läufer im Stirnraum zu trennen, sind dort besondere Trennwände eingebaut, welche entweder feststehen oder mit dem Läuferkörper umlaufen. Hierbei besteht zunächst der Nachteil, daß der Läufer nur mit dem unteren, weniger wirksamen TeilWhen an electrical machine is ventilated from the front by means of its own fans the conveyed cooling air is distributed unevenly over the cooling paths in the frontal space the stator, the rotor and the air gap. It has been shown that with this known ventilation type of the stand is usually excessively cooled during the Insufficient amount of cooling air is given to the runner. Large in electrical machines Performance with given dimensions, this fact is often the cause of an undesirable Reduction of your performance limit because of insufficient ventilation of the runner it gets too warm. Efforts to reduce the proportion of air conveyed in favor of the rotor by reducing the proportion of coolant Increasing for the stand often does not lead to a satisfactory result. It is thereby the proportion of air for reduces the stand, but the fan is still unable to dissipate heat to improve significantly by the runner. Another suggestion to achieve that purpose is to use the axial fan in known way radially through an annular web between the blades in two conveying areas to subdivide, of which the inner part of the blading is assigned to the rotor, the outer part to the stator. To the There are special partitions to separate air for uprights and runners in the frontal space installed, which are either fixed or rotate with the rotor body. Here is first of all the disadvantage that the runner only works with the lower, less effective part

der Schaufeln belüftet wird, der einen geringeren Druck erzeugt. Ferner liegt häufig die Notwendigkeit vor, bei bereits im Betrieb befindlichen Maschinen, bei denen bisher die Belüftung des Lauf υ rs und Ständers duuh den Ventilator gemeinsam erfolgte, liachti ig lieh die Belüftung des Läufers zu steifem wenn es sich zeigt, daIj der Läufer zu warm wird. Die bereits vorgeschlagenen Einriehtungen, welche diese Wirkung zu erreichen in der Lage wären., setzen jedoch stets einen beträchtlichen Umbau der Maschine voraus, der mit hohen Kosten und mit längerer Betriebsunterbrechung verbunden ist. Brauchif, bare Einrichtungen müssen auch die Möglichkeit bieten, das Verhältnis der Kühlluftvemüe für Ständer und Läufer durch die angewendeten Mittel beliebig und in einfachster Weise zu verändern, bis sich am Standort der Maschine die günstigste Wirkung ergibt.the blades is ventilated, which creates a lower pressure. Furthermore, often lies the need for machines that are already in operation where previously the Ventilation of the barrel and stand duuh the ventilator took place jointly lent the runner's ventilation too stiff if it turns out that the runner is too warm will. The already proposed Einriehtungen, which achieve this effect would, however, always require a considerable modification of the machine, which is associated with high costs and lengthy business interruptions. Custom Bare facilities must also offer the possibility of the ratio of Kühlluftvemüe for stands and runners by the means used arbitrarily and in the simplest possible way to be changed until the most favorable effect is obtained at the location of the machine.

Die Erfindung weist einen neuen einfachen Weg, der lediglich durch einfachen Einsatz einer feststehenden Scheidewand bestimmter Reichweite über den Wirkungsbereich des Axialventilators im Stirnraum jede gewünschte Teilung der vom Ventilator geförderten Luft auf Läufer und Ständer ermöglicht und gestattet, selbst nachträglich bei Maschinen ohne große Kosten- und Zeitaufwand den Luftanteil für den Läufer zu steigern. Dabei ergeben sich auch die Vorteile, daß die Schaufeln des Axici I ventilators in ihrer vollen Höhe auch für die Läuferkühlung wirksam sind und dal.» das Verhältnis des Luftanteils für den Ständer zu demjenigen für den Läufer durch einfachste Hilfsmittel reguliert werden kann.The invention shows a new simple way that is only through simple use a fixed partition of a certain range over the effective range of the Axial fan in the frontal space any desired division of the air conveyed by the fan on rotor and stand enables and permits, even retrospectively on machines without great cost and time expenditure to increase the proportion of air for the runner. In doing so, surrender the advantages that the blades of the Axici I ventilator are at their full height are also effective for rotor cooling and that. " the ratio of the air content for the stand can be regulated to the one for the runner by the simplest means can.

Erilndungsgemäß wird eine im Stirnraum durch eine feststehende Scheidewand abgeteilte Kammer, welche den getrennten Übergang des ausschließlieh für die Läuferbelüftung vorgesehenen Anteils der vom Ventilator geförderten Kühlluft vermittelt, mit der ganzen Schaufelhöhe des Axia!ventilators, jedoch nur von einem Teil seiner vorhandenen Schaufelzahl belüftet, indem die stirnseitige öffnung dieser Kammer in der Umfangsrichtung nur einen Teilbogen der Stirnfläche des Axialventilators übergreift.According to the invention, one is in the forehead space Chamber separated by a fixed partition, which creates a separate transition the portion of the fan provided exclusively for rotor ventilation conveyed cooling air, with the entire blade height of the Axia! fan, but only ventilated by part of its existing number of blades by opening the frontal opening this chamber in the circumferential direction only a partial arc of the end face of the axial fan overlaps.

ίο in der Zeichnung ist ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung" für das eine Ende eines Turbogenerators im Längs- und Querschnitt dargestellt. Es bezeichnet α den Ständer, h den Läufer und c den Axialventilator dieses ^ri5 Maschinenendes, der aus dem Einführungsstutzen el die Luft ansaugt und dessen Schaufelkranz in bekannter Weise von einem feststehenden ringförmigen Mantel / des Ventila'iorgehäuses umgeben ist. Von dem Stirnraum ist durch die feststehende Scheidewand» eine Kammer I; 1 Abb. 21 abgeteilt.ίο in the drawing, an exemplary embodiment of the invention "for the one end of a turbogenerator in longitudinal and cross section is shown. It refers to α the stand h the rotor and c the axial fan of this ^r i5 machine end which draws the air from the inlet connector el and the blade ring is surrounded by a stationary annular coat / Ventila'iorgehäuses in a known manner from the face space is defined by the fixed partition "a chamber I; 1 Fig. 21 separated..

welche sich radial bis zum äußeren Umfang des Schaufelkranzes, in der L^Tmfangsrichtung aber nur über einen Teilbereich der VentÜjito snnilächc erstreckt. Die beiden umgt,bo^cncn Enden/// und //. der vorzugsweise dvjnh Kippen versteiften Trennwand/,'· sind untu Iiiilassung eines angemessenen Spieles nahe an den Umfang des Läuferwellenendes ρ herangeführt. Dadurch, daß die Kammer k mit ihrer stirnseitigen Öffnung in der Umfangsrichtung nur einen Teilbogen der Stirnfläche des Axialventilators übergreift, wird sie stets nur von einigen der vorhandenen Scliau-LeIn, aller von diesen mit ihrer ganzen wirksamen Höhe belüftet. Sie verbindet die Veillilatorstirnliächc unmittelbar mit den jeweils in den Bereich der Kammer eintretenden stirnseitigen öffnungen Λ der Läuferkühlwcge.which extends radially to the outer circumference of the blade ^{ring, in the L T} m circumferential direction but only over a portion of the VentÜjito snnilächc. The two surrounds, bo ^ cncn ends /// and //. The partition wall, which is preferably stiffened by tilting, are brought close to the circumference of the rotor shaft end ρ without allowing adequate play. Because the chamber k with its front opening in the circumferential direction only overlaps a partial arc of the end face of the axial fan, it is only ventilated by some of the existing Scliau-Lins, all of them with their entire effective height. It connects the ventilator face directly with the face openings Λ of the rotor cooling paths entering the area of the chamber.

Je größer die tangentiale Spannweite der Kammer/.' gewählt wird, um so größer wird der ausschließlich für den Läufer in Betracht kommende Anteil der vom Axial ventilator c geförderten Luft, während beim Umlauf die jeweils außerhalb der Kammer I; befindlichen öffnungen der Kühlkanäle des Läufers immer nur einen Bruchteil der dort von den übrigen Schaufeln geförderten Luft zugeführt erhalten, weil davon der größere Anteil für den Ständer und Luftspalt in Anspruch genommen wird. Wenn nun die gebogene Trennwand g am Scheitel eine längs der Achsenrichtung der Maschine verlaufende Teilfuge .s besitzt, durch welche sie in zwei tangential nebeneinander-Jiegende Hälften geteilt ist, kann man durch gegenseitige Verstellung dieser beiden Hälften die Spannweite der Kammer Ic leicht vergrößern oder verkleinern und damit die Zahl der nur für die Läuferbelüftiing wirksamen Schaufeln des Ventilators beliebig herausgreifen. Die tangentiale Ausdehnung der Kammer k kann beispielsweise durch Einfügung besonderer Einsatzstücke zwischen den Stoßstellen der Trennwandhälften an der Teilfuge s oder bei gegenseitigem Übergreifen der Trennwandhälfteil an dieser Trennfuge durch Verkürzung des Überlappungsbereichs eingestellt werden.The larger the tangential span of the chamber /. ' is selected, the greater is the portion of the air conveyed by the axial fan c , which is exclusively considered for the runner, while the circulation outside of the chamber I; The openings of the cooling channels of the rotor located there are always supplied with only a fraction of the air conveyed there by the other blades, because the greater proportion of this is used for the stator and air gap. If the curved partition g at the apex has a parting line running along the axial direction of the machine, by which it is divided into two tangentially adjacent halves, the span of the chamber Ic can be slightly increased or decreased by mutual adjustment of these two halves and thus the number of blades of the fan that are only effective for fan ventilation. The tangential extension of the chamber k can be adjusted, for example, by inserting special inserts between the joints of the partition halves at the parting line s or by shortening the overlap area when the partition half parts overlap at this parting line.

Zweckmäßigerweise wird die Scheidewand oder jed'e ihrer Hälften an der Stirnfläche des den Schaufelkranz ringförmig umschließenden Alanteis/ des feststehenden Ventilatorgchäuses durch lösbare Befestigungsmittel, z. B. durch eine Anzahl Schrauben t angeflanscht und dort zentriert. Wenn von vornherein eine größere Zahl von Gewindelöchern mit gleicher Teilung am Ventilatorgehäuse vorgesehen ist, können die beiden Hälften stufenweise entsprechend ihrer Teilung in der Umfangsrichtung gegeneinander versetzt und lao damit entsprechend die tangentiale Spannweite der Kammer I; vergrößert oder ver-Appropriately, the partition or each of its halves is attached to the end face of the Alanteis ring-shaped surrounding the blade ring / the fixed fan housing by releasable fastening means, e.g. B. flanged by a number of screws t and centered there. If a larger number of threaded holes with the same pitch is provided on the fan housing from the outset, the two halves can be gradually offset from one another in the circumferential direction according to their division and thus the tangential span of chamber I; enlarged or enlarged

kleinert werden. Eine andere Möglichkeit, - diesen Zweck zu erreichen, besteht in der Anwendung tangential im Flansch der Trenaiwandhäliteii verlaufender Schlitze für den Durchgang der Befestigungsschrauben, durchweiche eine kontinuierliche Verstellung der' beiden Hälften vorgenommen werden kann.be reduced. Another possibility - to achieve this purpose is to use it tangential in the flange of the Trenaiwandhäliteii running slots for the passage of the fastening screws, softened a continuous adjustment of the 'two halves can be made.

Claims

Patent claims:

to 'to '

ι. Cooling device for self-ventilated high-performance electrical machines with axial fans, in which part of the Coolant delivered by the fan -15 via a compartment divided in the frontal space separated from the coolant part for the Stand is only fed to the front end of the rotor, characterized in that that the in the forehead area through

ao a fixed partition (g) partitioned chamber (Ze), which provides the separate transition of the coolant portion exclusively for the runner (ö), is ventilated by the axial fan (c) with its entire blade height, but only by part of its existing number of blades, in that the frontal opening of this chamber in the circumferential direction only overlaps a partial area of the end face of the axial fan.

2. Cooling device according to claim r, characterized in that the transition chamber (k) from the fan "to the front end of the rotor (ö) in the end space dividing partition (g) through a parting line (s) extending along the axis of the machine in two tangential ways adjacent halves is divided, which can be adjusted against each other, so that the extent with which the frontal opening of this chamber (Ze) in the circumferential direction overlaps the end face of the axial fan (c), 'can be increased or decreased.

3. Cooling device according to claims 1 and 2, characterized in that the partition (g) or each of its two halves, which divides the chamber (k) in the end space exclusively for the supply of air to the rotor, on the stationary, the blade ring of the axial fan (c) is detachably attached to the casing (/) of the fan housing surrounding the ring.

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4. Cooling device according to An * Proverbs r to 3, characterized in that the outer ends of the partition (0 ·) or its halves are brought as close as possible to the circumference of the shaft ends (p) of the rotor (ö).

1 sheet of drawings